CN111193112A - 一种射电望远镜在轨卫星干扰预评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种射电望远镜在轨卫星干扰的预评估方法，该方法包括如下步骤：利用已有卫星资料和卫星干扰监测天线实测数据搭建和更新卫星干扰数据库；给出需要进行的观测申请文件和需要进行卫星干扰评估的时间段；从数据库读取观测频段内的卫星轨道参数；计算望远镜观测时的主波束指向以及观测频段内卫星的运行轨迹；根据卫星运行过程中距离主波束中心的角距评估其干扰程度；导出标记为危险及注意的卫星轨迹及过境时间段；根据预测结果重新规划观测申请或提醒观测人员在卫星过境时间段提前做好防范准备避免接收机饱和。本方法能够有效实现对卫星干扰的预评估，相比之前通过观测人员的实时判断来避免卫星干扰的方法，一方面，提高了观测效率；另一方面，减轻了观测人员的工作强度，在一定程度上防止人为因素所造成高灵敏度接收机的损伤。

Description

一种射电望远镜在轨卫星干扰预评估方法

技术领域

本发明涉及无线电干扰监测技术领域，尤其是涉及一种射电望远镜在轨卫星干扰的预评估方法。

背景技术

在射电天文领域，望远镜接收到的信号会受到各种各样无线电干扰的影响。500米口径球面射电望远镜(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope,FAST)，为国家“十一五”重大科技基础设施，是世界上灵敏度最高的单口径射电望远镜。该望远镜的工作频率在70MHz～3GHz之间，该频段充斥着各种各样的无线电业务。因此，在FAST观测期间极其容易受到各种无线电信号的干扰。

来自地面的干扰可以通过在望远镜台址周围建立无线电宁静区进行有效的抑制，但来自空间的干扰则无法通过这种方法消减，其中就包括卫星干扰。随着近年来卫星数目的急剧增加，卫星干扰对于射电天文的影响越来越显著。一方面，卫星干扰会导致天文数据质量下降；此外，强度大的卫星干扰还会引起望远镜接收机的饱和，既影响正常的观测运行，也会对接收机造成损伤。

基于上述背景，在天文观测过程中要对卫星进行有效规避或者通过数据的后处理来减小卫星干扰的影响。目前，主要采取的方案是在后续对天文数据进行处理，如将卫星干扰严重频段的数据舍弃。这样的处理方式，一方面会减少观测的有效带宽，降低望远镜观测效率，丢失一部分天文信号；另一方面当卫星干扰较强时，会造成接收机的饱和，对接收系统造成损害。因此，在观测过程中对卫星干扰必须采取相应的规避措施提高观测效率和望远镜的运行寿命。

采用人工的方法去规避卫星，需要观测人员持续的对干扰强度进行监测和判断，会导致一些人为失误造成的不必要的损失；并且增加了观测人员的工作压力。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种射电望远镜在轨卫星干扰预评估方法，以解决现有技术中存在的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种射电望远镜在轨卫星干扰预评估方法，所述方法包括如下步骤：

1)结合已有卫星数据和卫星干扰监测系统实测数据构建卫星干扰数据库；

2)将观测申请转换为包括观测源的位置信息、观测时间、观测频段以及观测模式的指定格式以方便程序读取；

3)根据观测申请中观测的频段和时间，从卫星干扰数据库中找到相关卫星的轨道信息；

4)根据观测申请中的源的位置信息和观测模式，计算出观测时望远镜的主波束指向；

5)从卫星数据库中提取相关卫星的轨道参数，计算出观测时间段卫星的运行轨迹；

6)根据计算结果将观测过程中经过望远镜主波束的卫星标记出来；并计算其过境的时间段以及过境时与望远镜主波束的角距；

7)根据预评估结果对观测计划做出修改：调整观测的频段、顺序或时间；

8)将干扰卫星的相关信息导出并交于观测人员，观测人员在此基础上进行观测任务。

作为一种进一步的技术方案，所述卫星干扰数据库包括卫星信息模块、观测规划模块和监测模式模块；其中，

所述卫星信息模块包含卫星的名称、编号、频率范围、功率以及轨道参数等信息，用于计算观测时的卫星轨迹和干扰预评估；所述观测规划模块支持导入观测计划，将可能面临的干扰卫星及干扰的时间段预测出来；监测模式模块用于将指定时间段的已知过境卫星标记出来并生成卫星的轨道信息，同时天线的控制软件载入卫星轨道信息，开展实际监测，实现对一些未知特征的卫星进行追踪，并将结果导入数据库中供后续使用。

作为一种进一步的技术方案，对一些未知特征的卫星进行追踪通过卫星干扰监测系统实际测试来实现，所述卫星干扰监测系统包括卫星干扰监测天线及天线控制系统，用于对FAST覆盖区域未知特征的卫星进行常规监测，获取卫星的工作频段、功率等信息并存入数据库中。

作为一种进一步的技术方案，所述卫星信息模块中的卫星基本信息表、卫星TLEs表和频率-功率表通过已知卫星信息网站和监测数据进行更新。

采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：

本发明的方法能够做到对卫星干扰的提前预测，相比之前通过观测人员的实时判断来避免卫星干扰的方法，一方面，提升了观测效率；另一方面，减轻了观测人员的工作强度，并在一定程度上防止人为因素所造成高灵敏度接收机的损伤。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的射电望远镜在轨卫星干扰预评估方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的卫星干扰监测天线三维视图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

结合图1所示，本实施例提供一种射电望远镜在轨卫星干扰预评估方法，所述方法包括如下步骤：

1)结合已有卫星数据和卫星干扰监测系统实测数据构建卫星干扰数据库；

2)将观测申请转换为包括观测源的位置信息、观测时间、观测频段以及观测模式的指定格式以方便程序读取；

3)根据观测申请中观测的频段和时间，从卫星干扰数据库中找到相关卫星的轨道信息；

4)根据观测申请中的源的位置信息和观测模式，计算出观测时望远镜的主波束指向；

5)从卫星数据库中提取相关卫星的轨道参数，计算出观测时间段卫星的运行轨迹；

6)根据计算结果将观测过程中经过望远镜主波束的卫星标记出来；并计算其过境的时间段以及过境时与望远镜主波束中心的角距；

7)根据预评估结果对观测计划做出修改：调整观测的频段、顺序或时间；

8)将干扰卫星的相关信息导出并交于观测人员，观测人员在此基础上进行观测任务。

下面结合具体实施例作进一步说明：

1)结合已有卫星数据和卫星干扰监测系统实测数据构建卫星干扰数据库；需要调整的观测计划应包含需要的所有信息(观测源位置信息，观测频段，观测模式以及观测时间等)，并且符合统一的格式要求。

2)在操作界面导入规范的观测计划，输入需要预测的时间段。根据输入观测计划中的频段以及时间段，自动从数据库中找到工作于该频段的卫星。

3)提取相应的卫星轨道参数，计算出观测时间段卫星的运行轨迹。

4)根据输入观测计划中的源位置信息和观测模式，计算出观测过程中望远镜的主波束指向。

5)将观测过程中经过望远镜主波束的卫星标记出来。计算卫星经过主波束时距离波束中心的角距离，对卫星干扰强度进行评估。将距离小于1°的卫星标记为“危险”；距离为1～2°的卫星标记为“注意”；将距离大于2°的卫星标记为“安全”。

6)根据预测的结果修改观测计划，如调整观测的顺序，频段和时间等。以达到规避和消减强卫星干扰的目的。

7)将干扰卫星的评估结果(时间段，轨迹，干扰等级)导出并提交给观测人员，在观测过程中对强卫星干扰多加注意，防止接收机饱和。

在该实施例中，作为一种进一步的技术方案，所述卫星干扰数据库包括卫星信息模块、观测规划模块和监测模式模块；其中，

所述卫星信息模块包含卫星的名称、编号、频率范围，功率以及轨道参数信息，用于计算观测时的卫星轨迹和干扰预评估；所述观测规划模块支持导入观测计划，将可能面临的干扰卫星及干扰的时间段预测出来；监测模式模块用于将指定时间段的过境卫星标记出来并生成卫星的轨道信息，同时天线的控制软件载入卫星轨道信息，开展实际监测，实现对一些未知特征的卫星进行追踪，并将结果导入数据库中供后续使用。

在该实施例中，作为一种进一步的技术方案，对一些未知特征的卫星进行追踪通过卫星干扰监测系统实现，所述卫星干扰监测系统包括卫星干扰监测天线及天线控制系统，用于对FAST覆盖区域未知特征的卫星进行常规监测，获取卫星的工作频段和功率等信息并存入数据库中。

卫星干扰监测天线的结构如图2所示，其包括立柱1、X/Y天线2以及天线反射面3；用于对FAST覆盖区域未知特征的卫星进行常规监测，获取卫星的工作频段、功率信息并存入数据库中。

在该实施例中，作为一种进一步的技术方案，所述卫星信息模块中的卫星基本信息表、卫星TLEs表和频率-功率表通过已知卫星信息网站和实际监测数据进行更新。

综上,本发明可以在望远镜观测之前将可能面临的卫星干扰预测出来，并对干扰等级进行评估，为观测计划的调整提供依据；将卫星入境时间预测出来，方便观测人员的监测，减轻观测人员负担，减少人为失误；同时，卫星干扰数据库的建立和更新为后续观测数据的去干扰提供依据。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (4)

1.一种射电望远镜在轨卫星干扰的预评估方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

1)利用已有卫星资料和卫星干扰监测系统实测数据搭建和更新卫星干扰数据库；

2)将观测申请转换为包括观测源的位置信息、观测时间、观测频段以及观测模式的指定格式以方便程序读取；

3)根据观测申请中观测的频段和时间，从卫星干扰数据库中找到相关卫星的轨道信息；

4)根据观测申请中的源的位置信息和观测模式，计算出观测时望远镜的主波束指向；

5)从卫星数据库中提取相关卫星的轨道参数，计算出观测时间段卫星的运行轨迹；

6)根据计算结果将观测过程中经过望远镜主波束的卫星标记出来；并计算其过境的时间段以及过境时与望远镜主波束中心的角距；

7)根据预评估结果对观测计划做出修改：调整观测的频段、顺序或时间；

8)将干扰卫星的相关信息导出并交于观测人员，观测人员在此基础上进行观测任务。

2.根据权利要求1所述的射电望远镜在轨卫星干扰预评估方法，其特征在于，所述卫星干扰数据库包括卫星信息模块、观测规划模块和监测模式模块；其中，

所述卫星信息模块包含卫星的名称、编号、频率范围以及轨道参数信息，用于计算观测时的卫星轨迹；所述观测规划模块支持导入观测计划，将可能面临的干扰卫星及干扰的时间段预测出来；监测模式模块用于实际监测，将指定时间段的过境卫星标记出来并生成卫星的轨道信息，同时天线的控制软件载入卫星轨道信息，实现对一些未知特征的卫星进行追踪，并将结果导入数据库中供后续使用。

3.根据权利要求2所述的射电望远镜在轨卫星干扰预评估方法，其特征在于，对一些未知特征的卫星进行追踪通过卫星干扰监测系统实现，所述卫星干扰监测系统包括卫星干扰监测天线及天线控制系统，用于对FAST覆盖区域未知特征的卫星进行常规监测，获取卫星的工作频段、功率等信息并存入数据库中。

4.根据权利要求2所述的射电望远镜在轨卫星干扰预评估方法，其特征在于，所述卫星信息模块中的卫星基本信息表、卫星TLEs表和卫星频率-功率表通过已知卫星信息网站和监测系统监测结果进行更新。

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